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電暈對電池鋁箔表面張力的影響效果

發(fā)布時間：

2023-07-05

　　電池箔正作為一個獨(dú)立的鋁箔品種為大眾所熟知。鋰電鋁箔用作鋰離子電池的集電器，可以分為動力鋰電池箔、消費(fèi)類電池箔、儲能電池箔，其中動力鋰電池箔目前需求量最大，消費(fèi)類電池鋁箔市場基本飽和。未來，動力鋰電池鋁箔需求比例會進(jìn)一步增加，儲能電池鋁箔也會逐漸增長。
　　鋁箔是商用鋰離子電池最主要的正極集流體。常規(guī)的鋁箔正極集流體存在一些問題，如剛性的鋁箔與正極活性單元界面處存在接觸阻抗，與活性物質(zhì)的界面內(nèi)阻較大;與正極活性單元粘結(jié)薄弱，電極的體積隨著充放電的進(jìn)行不斷變化，顆粒物質(zhì)容易掉粉，從而加速容量和壽命的衰減;電解液氧化分解的產(chǎn)物會在鋁箔上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致鋁箔加速腐蝕。為此，人們開展了對鋁箔的改性研究，化學(xué)刻蝕、電化學(xué)刻蝕、直流陽極氧化、電暈處理及導(dǎo)電涂層-基材表面涂碳(石墨烯涂層、碳納米管涂層和復(fù)合涂層)等改性方法。
　　隨著鋰電池行業(yè)的發(fā)展，客戶對鋰電池鋁箔的表面質(zhì)量要求日益提高，特別對表面潤濕張力提出了嚴(yán)苛要求。
　　鋁箔表面潤濕張力值的影響因素
　　原因分析在鋰電池鋁箔生產(chǎn)過程中，鋁箔經(jīng)過軋制，軋制油的粘度、添加劑配比會影響到鋰電池鋁箔的表面帶油情況，即成品下線時鋰電池鋁箔表面的帶油量直接影響達(dá)因值。
　　鋁箔電暈處理前后對比：
　　如圖1所示為不同箔材用達(dá)因筆測試的達(dá)因值：其中從左到有分別為：正常鋁箔(30)、正常銅箔(30)、2000W電暈鋁箔(34)、2500W電暈鋁箔(34)，我們最高測試電暈鋁箔達(dá)因值可達(dá)到（66），由測得的達(dá)因值可知，箔材表面張力：電暈鋁箔>正常鋁箔
　　鋁箔電暈處理前后對比
　　由于經(jīng)過電暈處理的鋁箔其表面粗糙度明顯提高，這樣才有更多的粘合劑滲入表面空隙內(nèi)，排除界面上吸附的空氣，才能產(chǎn)生粘接作用。對于材料處理面我們常常使用達(dá)因水進(jìn)行涂抹敷在處理面上來進(jìn)行鑒別，當(dāng)然也可以采用丁酮或者蒸餾水，同樣可以達(dá)到相同的效果。
　　電暈處理后變化
　　表面形貌
　　電暈處理會使鋁箔表面的粗糙度增大,電暈處理后鋁箔表面粗糙度變大的原因主要有:(1)電暈放電時產(chǎn)生的等離子體氣體的沖刷作用;(2)放電產(chǎn)生的臭氧使表面部分分子氧化成低級小分子而揮發(fā)掉;(3)等離子體的刻蝕作用使材料表面的弱物理結(jié)合消解,同時斷裂的分子鏈間相互結(jié)合,形成“峰”和“谷”。
　　表面生成自由基
　　電暈處理對鋁箔材料表面結(jié)構(gòu)具有一定的破壞作用,在經(jīng)過電暈改性后,在表面引入了大量的極性基團(tuán)，表面極性提高,表面能有所增加,有利于液體在其基層潤濕，使粘接過程產(chǎn)生共價鍵結(jié)合的可能性大幅提高。
　　同時電暈空氣放電產(chǎn)生的臭氧在鋁箔表面高濃度聚集,把表面油污變?yōu)槎趸己退?br /> 　　對鋁箔進(jìn)行電暈處理可以提高活性物質(zhì)與鋁箔間的粘附力，降低電池的接觸電阻，從而可以提高電池的循環(huán)壽命和倍率充放電性能，但是AI箔的電暈處理效果是在很短的時間內(nèi)有效的，超過一定的時間，處理后的Al箔與空氣接觸容易鈍化，這樣對活性物質(zhì)的粘附能力會起到負(fù)面的影響，因此電暈Al箔的使用是有一定的時間周期的。